RU101790U1

RU101790U1 - MULTI-TIRE FURNACE FOR FIRING BULK MATERIALS

Info

Publication number: RU101790U1
Application number: RU2010142939/02U
Authority: RU
Inventors: Олег Георгиевич Нечаев
Original assignee: Олег Георгиевич Нечаев
Priority date: 2010-10-20
Filing date: 2010-10-20
Publication date: 2011-01-27

Abstract

Многоярусная печь для обжига сыпучих материалов, включающая вертикальные печи, расположенные одна над другой, содержащие корпуса с тангенциальными патрубками для отвода дымовых газов и мелкой фракции, размещенные в них теплообменники, выполненные в виде усеченных конусов, расположенных большими основаниями вверх, горелочные устройства, воздушную форсунку с завихрителем, устройства для подачи и вывода воздуха с регулирующими элементами, распределители воздуха, при этом вышерасположенная печь снабжена загрузочным устройством, одно горелочное устройство размещено между печами и выполнено в виде тороида, отличающаяся тем, что корпуса печей выполнены цилиндрической формы, снабжены конусами-рассекателями, один из которых установлен в воздушной форсунке, а другой - на выходе усеченного конуса нижерасположенной печи и выполнен в виде поплавка, при этом загрузочное устройство расположено вверху над корпусом вышерасположенной печи и содержит корпус с рубашкой, выполненный в виде усеченного конуса с размещенным внутри конусом-распределителем, обращенным вершиной вверх. A multi-tier kiln for firing bulk materials, including vertical furnaces located one above the other, containing housings with tangential nozzles for exhausting flue gases and small fractions, heat exchangers placed in them, made in the form of truncated cones located with large bases upwards, burners, air nozzle with swirl, air supply and output devices with control elements, air distributors, while the upstream furnace is equipped with a loading device, one the Christmas tree device is placed between the furnaces and is made in the form of a toroid, characterized in that the furnace bodies are cylindrical in shape, equipped with cone-dividers, one of which is installed in the air nozzle, and the other at the outlet of the truncated cone of the downstream furnace and is made in the form of a float, this loading device is located above the casing of the upstream furnace and contains a casing with a jacket, made in the form of a truncated cone placed inside the cone-distributor, facing upward.

Description

Полезная модель относится к устройству для обжига сыпучих материалов и может найти применение в пищевой, строительной, химической, металлургической, сельскохозяйственной и других отраслях промышленности.The utility model relates to a device for firing bulk materials and may find application in food, construction, chemical, metallurgical, agricultural and other industries.

Известна вертикальная печь для термообработки сыпучих материалов, содержащая корпус, внутри которого установлен теплообменник, снабженный патрубком для подачи сырья, горелку и устройство для подачи вторичного воздуха (см., например, патент США №2119790, 263-21, 1961 г.).A vertical furnace for heat treatment of bulk materials is known, comprising a housing inside which a heat exchanger is installed, equipped with a pipe for supplying raw materials, a burner and a device for supplying secondary air (see, for example, US patent No. 21119790, 263-21, 1961).

Недостатком известного устройства является осуществление утилизации тепла только за счет излучения и потеря тепла с отходящими газами.A disadvantage of the known device is the implementation of heat recovery only due to radiation and heat loss with exhaust gases.

Известна печь для обжига сыпучего материала во взвешенном состоянии, содержащая конический корпус с внутренним и наружным конусами, горелочным устройством и устройством для подачи сырья и отвода дымовых газов (см., например, ав.св. СССР 690267, F27В 15/00, 1975 г).A known kiln for firing bulk material in suspension, containing a conical housing with inner and outer cones, a burner and a device for feeding raw materials and exhaust flue gases (see, for example, St. USSR 690267, F27В 15/00, 1975 )

Недостатком известной печи является снижение качества обрабатываемого материала и возникновения значительной просыпи материала при попадании разнородного сырья с различными включениями.A disadvantage of the known furnace is a decrease in the quality of the processed material and the occurrence of significant spillage of material upon the ingress of heterogeneous raw materials with various inclusions.

Наиболее близкой по технической сущности является выбранная заявителем за прототип многоярусная печь для обжига сыпучих материалов, включающая вертикальные печи, расположенные одна над другой, содержащие корпуса с тангенциальными патрубками для отвода дымовых газов и мелкой фракции, размещенные в них теплообменники, выполненные в виде усеченных конусов, расположенных большими основаниями вверх, горелочные устройства, воздушную форсунку с завихрителем, устройства для подачи и вывода воздуха с регулирующими элементами, распределители воздуха, при этом вышерасположенная печь снабжена загрузочным устройством, одно горелочное устройство размещено между печами и выполнено в виде тороида (см., например, ав.св. СССР № 744208, F27В 15/00, 1978 г)The closest in technical essence is a multi-tier kiln for firing bulk materials, selected by the applicant for the prototype, including vertical furnaces located one above the other, containing casings with tangential pipes for removing flue gases and small fractions, heat exchangers placed in them, made in the form of truncated cones, located with large bases upwards, burner devices, an air nozzle with a swirl, devices for supplying and removing air with control elements, a distributor air, with an upper furnace loading device is provided with one burner device arranged between the furnace and formed as a toroid (see., e.g., av.sv. № USSR 744208, F27V 15/00, 1978)

Недостатком известной печи является сниженная производительность за счет ограничения топочного объема и нарушения стабильного аэродинамического режима работы.A disadvantage of the known furnace is reduced productivity due to the restriction of the furnace volume and violation of the stable aerodynamic mode of operation.

Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель является увеличение производительности, установление стабильного аэродинамического режима работы, обеспечение возможности регулировки количества подаваемого сырья в необходимых пределах, предотвращение спекания готового продукта в единую губчатую массу, обеспечение герметичного соединения корпуса рекуператора с корпусом печи.The technical problem that the utility model aims to solve is to increase productivity, establish a stable aerodynamic mode of operation, provide the ability to adjust the amount of feedstock within the required limits, prevent sintering of the finished product into a single sponge mass, and ensure a tight connection between the heat exchanger body and the furnace body.

Решение поставленной задачи достигается тем, что многоярусная печь для обжига сыпучих материалов, включающая вертикальные печи, расположенные одна над другой, содержащие корпуса с тангенциальными патрубками для отвода дымовых газов и мелкой фракции, размещенные в них теплообменники, выполненные в виде усеченных конусов, расположенных большими основаниями вверх, горелочные устройства, воздушную форсунку с завихрителем, устройства для подачи и вывода воздуха с регулирующими элементами, распределители воздуха, при этом вышерасположенная печь снабжена загрузочным устройством, одно горелочное устройство размещено между печами и выполнено в виде тороида, согласно полезной модели, корпуса печей выполнены цилиндрической формы, снабжены конусами-рассекателями, один из которых установлен в воздушной форсунке, а другой - на выходе усеченного конуса нижерасположенной печи и выполнен в виде поплавка, загрузочное устройство расположено вверху над корпусом вышерасположенной печи и содержит корпус с рубашкой, выполненный в виде усеченного конуса с размещенным внутри конусом-распределителем, обращенным вершиной вверх.The solution to this problem is achieved by the fact that a multi-tier kiln for firing bulk materials, including vertical furnaces located one above the other, containing housings with tangential nozzles for removing flue gases and small fractions, heat exchangers placed in them, made in the form of truncated cones located with large bases upward, burner devices, air nozzle with swirl, devices for supplying and removing air with control elements, air distributors, while above I the furnace is equipped with a loading device, one burner device is placed between the furnaces and made in the form of a toroid, according to a utility model, the furnace bodies are cylindrical, equipped with cone-dividers, one of which is installed in the air nozzle, and the other at the outlet of the truncated cone of the downstream furnace and made in the form of a float, the loading device is located above the housing of the upstream furnace and contains a housing with a jacket, made in the form of a truncated cone with a cone inside spreader facing up.

На Фиг.1 изображен продольный разрез многоярусной печи для обжига сыпучих материалов.Figure 1 shows a longitudinal section of a multi-tier kiln for firing bulk materials.

На Фиг.2 вид сверху.Figure 2 is a top view.

Многоярусная печь для обжига сыпучих материалов включающая вертикальные печи, расположенные одна над другой, содержащие корпуса 1, 2, выполненные цилиндрической формы с тангенциальными патрубками 3, 4 для отвода дымовых газов и мелкой фракции, размещенные в них теплообменники, выполненные в виде усеченных конусов 5, 6, расположенных большими основаниями вверх, горелочные устройства 7, 8, одно из которых размещено между печами и выполнено в виде тороида, воздушную форсунку с завихрителем 9, устройства 10, 11, 12, 13 для подачи и вывода воздуха с регулирующими элементами 14, 15, распределители 16, 17 воздуха, загрузочное устройство 18, конуса-рассекатели 19, 20, один из которых установлен в воздушной форсунке, а другой - на выходе усеченного конуса нижерасположенной печи и выполнен в виде поплавка. Загрузочное устройство расположено вверху над корпусом вышерасположенной печи, содержит корпус 21 с рубашкой 22 выполненный в виде усеченного конуса с размещенным внутри конусом-распределителем 23, обращенным вершиной вверх. Устройство для подачи и вывода воздуха выполнено в виде гребенок, регулирующие элементы выполнены в виде заслонок. Снаружи печей установлены рекуператоры 24, 25 с рубашками, технологические люки 26, 27 для обслуживания воздушной форсунки и горелочных устройств. Горелочные устройства целесообразно снабжать эжектором 28, нижерасположенная печь имеет топку 29 и снабжена устройством 30 для вывода тяжелой фракции. Целесообразно использовать технологическую вставку 31 для разделения печей во время ремонтных работ.A multi-tier kiln for firing bulk materials including vertical furnaces located one above the other, containing housings 1, 2, made of a cylindrical shape with tangential pipes 3, 4 for removing flue gases and fines, heat exchangers placed in them, made in the form of truncated cones 5, 6, located with large bases up, burner devices 7, 8, one of which is placed between the furnaces and made in the form of a toroid, an air nozzle with a swirl 9, devices 10, 11, 12, 13 for supplying and removing air from the regulators rivating elements 14, 15, air distributors 16, 17, loading device 18, cone-dividers 19, 20, one of which is installed in the air nozzle, and the other at the outlet of the truncated cone of the downstream furnace and is made in the form of a float. The loading device is located above the casing of the upstream furnace, contains a casing 21 with a jacket 22 made in the form of a truncated cone with an inside distribution cone 23 facing upward. The device for supplying and removing air is made in the form of combs, the control elements are made in the form of dampers. Outside the furnaces, recuperators 24, 25 with shirts, technological hatches 26, 27 for servicing the air nozzle and burner devices are installed. It is advisable to provide the burner devices with an ejector 28, the downstream furnace has a furnace 29 and is equipped with a device 30 for outputting a heavy fraction. It is advisable to use technological insert 31 for separating furnaces during repair work.

Многоярусная печь для обжига сыпучих материалов работает следующим образом. Материал, подлежащий обработке, например, порода, содержащая химически связанную воду, раздробленная до оптимального фракционного состава от 0,1 до 0, 63 мм. загружают в загрузочное устройство, где равномерно распределяется по конусу-распределителю и попадает в усеченный конус теплообменника, нагретый от горелочного устройства, расположенного между печами и выполненного в виде тороида, до температуры 700-800°С. Сырье, проходя через усеченный конус теплообменника нагревается и наиболее мелкий фракционный состав от 0,1 до 0,16 мм. к моменту выхода из усеченного конуса достигает размягченного состояния - пиропластичности. Чтобы избежать охлаждения достигшего пиропластичности сырья мелкой фракции, в воздушную форсунку с завихрителем с конусом-рассекателем, подается горячий воздух из рекуператоров. Затем сырье направляют в центральную часть факела горелочного устройства, выполненного в виде тороида. Вспученный продукт, за счет подбора подачи поступающего от воздушной форсунки горячего воздуха и тягового усилия дымового вентилятора (на чертеже не показан), подключенного к тангенциальному патрубку, перемещается из средней зоны факела горелочного устройства на периферию факела и получает оплавленную поверхность с минимальным количеством открытых пор.A multi-tier kiln for firing bulk materials is as follows. The material to be processed, for example, a rock containing chemically bound water, crushed to the optimum fractional composition from 0.1 to 0.63 mm. loaded into the loading device, where it is evenly distributed over the distribution cone and enters the truncated cone of the heat exchanger, heated from the burner device located between the furnaces and made in the form of a toroid, to a temperature of 700-800 ° C. Raw materials passing through the truncated cone of the heat exchanger are heated and the finest fractional composition is from 0.1 to 0.16 mm. by the time of exit from the truncated cone reaches a softened state - pyroplasticity. In order to avoid cooling of the finer fraction raw material that has reached pyroplasticity, hot air from the recuperators is supplied to the air nozzle with a swirl with a cone-divider. Then the raw materials are sent to the central part of the torch of the burner device, made in the form of a toroid. The expanded product, by selecting the supply of hot air coming from the air nozzle and the traction force of the smoke fan (not shown in the drawing) connected to the tangential nozzle, moves from the middle zone of the torch of the burner device to the periphery of the torch and receives a fused surface with a minimum number of open pores.

В вышерасположенной печи получается однородный продукт, фракционным составом от 0,1 до 0, 63 мм, со сферической формой гранулы, механически прочной, с минимальным водопоглощением и малой удельной поверхностью. Полученный продукт с вышеназванными свойствами может быть использован, например, для производства облегченного гипсокартонного листа, увеличения прочности штукатурных и бетонных растворов и т.д.In the upstream furnace, a homogeneous product is obtained, with a fractional composition from 0.1 to 0.63 mm, with a spherical granule shape, mechanically strong, with minimal water absorption and a small specific surface. The resulting product with the above properties can be used, for example, for the production of lightweight drywall sheet, increase the strength of plaster and concrete mortars, etc.

Использование для поддержания горения горючего газа в горелочном устройстве, подогретого до температуры 500°С воздуха от рекуператора позволяет резко сократить потребление горючего газа, т.к. на один кубический метр воздуха, подаваемого на поддержание горения горючего газа, приходится 21% кислорода и 79% балластных газов, в основном азота. При подаче подогретого воздуха не приходится затрачивать энергию окисления горючего газа на подогрев всей массы воздушной смеси, что ведет к значительной экономии потребляемых углеводородов на единицу готового продукта. Далее, сырье поступает в усеченный конус-теплообменник нижерасположенной печи. Здесь, проходя по внутренней поверхности усеченного конуса- теплообменника, сырье разогревается и к моменту выхода из него достигает размягченного состояния - пиропластичности. На выходе из усеченного конуса-теплообменника установлен конус-рассекатель, выполненный в виде поплавка, служащий для равномерного распределения поступающего сырья в факеле горелочного устройства нижерасположенной печи и для предотвращения создания зоны противодавления в усеченном конусе-теплообменнике. Зона противодавления формируется выше конуса-рассекателя, за счет энергии факела горелочного устройства нижерасположенной печи и тягового усилия дымового вентилятора (на чертеже не показан), подключенного к тангенциальному патрубку. В этой зоне происходит вспучивание достигшего пиропластичности сырья средней и крупной фракции, а также оплавление гранулы готового продукта за счет витания в верхней части факела горелочного устройства. Легкая фракция отводится в тангенциальный патрубок, а тяжелая - преодолевая поток поступающего воздуха между топкой и корпусом, отводится в устройство для вывода тяжелых фракций. В нижерасположенной печи имеется возможность регулировать качество получаемого продукта соотношением поступающего на горение горючего газа воздуха и тяговым усилием дымового вентилятора. Полученный продукт имеет фракционный состав от 0,63 мм до 1,25 мм, с механически прочной гранулой, малой удельной поверхностью и малым водопоглощением.The use of air from the recuperator heated to a temperature of 500 ° C to maintain the combustion of combustible gas in the burner device can dramatically reduce the consumption of combustible gas, as for one cubic meter of air supplied to maintain the combustion of combustible gas, 21% of oxygen and 79% of ballast gases, mainly nitrogen, are accounted for. When supplying heated air, it is not necessary to expend the energy of oxidation of combustible gas on heating the entire mass of the air mixture, which leads to significant savings in consumed hydrocarbons per unit of finished product. Further, the raw material enters the truncated cone-heat exchanger of the downstream furnace. Here, passing along the inner surface of the truncated cone-heat exchanger, the raw material warms up and by the time it leaves it reaches a softened state - pyroplasticity. At the outlet of the truncated cone-heat exchanger, a cone-divider made in the form of a float is installed, which serves to evenly distribute the incoming raw materials in the torch of the burner of the downstream furnace and to prevent the creation of a back pressure zone in the truncated cone-heat exchanger. The backpressure zone is formed above the splitting cone, due to the torch energy of the burner of the downstream furnace and the traction force of the smoke fan (not shown in the drawing) connected to the tangential nozzle. In this zone, the medium and large fractions, which have reached pyroplasticity, are expanded, as well as the granules of the finished product are melted due to soaking in the upper part of the torch of the burner device. The light fraction is discharged into the tangential branch pipe, and the heavy fraction, overcoming the flow of incoming air between the furnace and the body, is discharged into the device for outputting heavy fractions. In the downstream furnace, it is possible to control the quality of the product obtained by the ratio of the air entering the combustion of combustible gas and the traction force of the smoke fan. The resulting product has a fractional composition from 0.63 mm to 1.25 mm, with a mechanically strong granule, a small specific surface area and low water absorption.

Цилиндрическая форма корпусов обеспечивает герметичное соединение рекуператоров с корпусами печей. Наличие конуса-рассекателя и его выполнение в форме поплавка не позволяет факелу горелочного устройства попадать вовнутрь усеченного конуса теплообменника. Расположение загрузочного устройства и наличие технологических люков и технологической вставки упрощает обслуживание и регулировку воздушной форсунки и горелочного устройства, выполненного в виде тороида.The cylindrical shape of the housings provides a tight connection between the recuperators and the furnace housings. The presence of the cone-divider and its implementation in the form of a float does not allow the torch of the burner device to get inside the truncated cone of the heat exchanger. The location of the loading device and the presence of technological hatches and technological insert simplifies the maintenance and adjustment of the air nozzle and burner device, made in the form of a toroid.

Совокупность заявленных признаков позволяет повысить производительность, регулировать процесс создания гранулы вспученного продукта от полностью открытой, с максимальным количеством наружных пор, до, практически, полностью закрытой, с порами, находящимися внутри сферической гранулы.The combination of the claimed features allows you to increase productivity, to regulate the process of creating granules of expanded product from completely open, with a maximum number of external pores, to almost completely closed, with pores located inside a spherical granule.

Предложенная многоярусная печь для обжига сыпучих продуктов позволяет обеспечить стабильный режим работы, улучшает качество полученного продукта, предотвращая спекание готового продукта в единую губчатую массу.The proposed multi-tier kiln for firing bulk products allows you to ensure a stable mode of operation, improves the quality of the resulting product, preventing sintering of the finished product into a single sponge mass.

Многоярусная печь для обжига сыпучих материалов эффективна, надежна и проста в эксплуатации.The multi-tier kiln for firing bulk materials is efficient, reliable and easy to operate.

Claims

A multi-tier furnace for firing bulk materials, including vertical furnaces located one above the other, containing housings with tangential nozzles for exhausting flue gases and small fractions, heat exchangers placed in them, made in the form of truncated cones located with large bases upwards, burner devices, air nozzle with swirl, air supply and output devices with control elements, air distributors, while the upstream furnace is equipped with a loading device, one the Christmas tree device is placed between the furnaces and is made in the form of a toroid, characterized in that the furnace bodies are cylindrical in shape, equipped with cone-dividers, one of which is installed in the air nozzle, and the other at the outlet of the truncated cone of the downstream furnace and is made in the form of a float, this loading device is located above the casing of the upstream furnace and contains a casing with a jacket, made in the form of a truncated cone placed inside the cone-distributor, facing upward.